CN101707226A - 晶体硅太阳能电池的扩散工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶体硅太阳能电池新的扩散工艺，该扩散工艺主要是指在原来的工艺基础上，将通源的步骤分不同的几步进行：低温预扩散、斜率升温扩散、高温扩散。该工艺能显著增强扩散的均匀性，对PN结的深度和表面浓度有很好的控制，提高了晶体硅太阳能电池片的光电转换效率。该新的扩散工艺编辑简单，只要在原来的工艺参数上修改一下即可，便于操作。适用产业化生产，不影响生产进度，可以在大规模的太阳能电池生产线中应用。

Description

晶体硅太阳能电池的扩散工艺
技术领域
本发明属于晶体硅太阳能电池制造领域，可以用来改善太阳能电池制造中的扩散工艺，使扩散的均匀性得到提高，从而提高了电池片的光电转换效率。
背景技术
太阳电池制造工艺中，扩散是核心工艺，是用来形成pn结的。磷扩散一般有三种方法，一是三氯氧磷(POCl3)液态源扩散，二是喷涂磷酸水溶液后链式扩散，三是丝网印刷磷浆料后链式扩散，本发明采用的是第一种方法。POCl3是目前磷扩散用得较多的一种杂质源，在高温下(＞600℃)分解生成五氯化磷(PCl5)和五氧化二磷(P2O5)，其反应式如下：
5POCl3＝3PCl5+P2O5
2P2O5+5Si＝5SiO2+4P↓
在整个扩散工艺进行中，温度、流量等因素影响着扩散的结果。一般来说，使用三氯氧磷(POCl3)液态源进行扩散存在以下缺点：(1)均匀性差；(2)重复性差，片间的方块电阻有偏差；(3)容易引起大量的偏磷酸，对石英件有腐蚀。为了避免这些缺点，必须改进扩散的工艺，使扩散达到最优化的状态。
发明内容
发明的目的是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种晶体硅太阳能电池的扩散工艺，通过调整优化工艺可有效提高扩散的重复性和均与性。
本发明采取的方案是，所述晶体硅太阳能电池的扩散工艺为，把该工艺的通源扩散步骤依次分为低温预扩散、斜率升温扩散、高温扩散之三步进行。
以下对本发明做出进一步说明。
本发明所述晶体硅太阳能电池的扩散工艺把通源扩散步骤分为低温预扩散、斜率升温扩散、高温扩散之三步进行，首先用较低的温度做预扩散，然后在温度上升的情况下扩散，确定pn结的深度和表面浓度，最后在高温下长时间扩散。这与一般的扩散工艺有很大的不同，其中第一步扩散目的仅仅是在硅片表面淀积一层磷源，磷源可以是非电活性的，也可以是P2O5；在接下来的二步扩散中，P2O5逐渐的会进行有效的匀速的分解，从而使磷有效的均匀的扩散到硅片中。
使用本发明扩散工艺和一般的工艺对比，在扩散均匀性方面有很大的差别，而且电池片的效率也有所提高。对于同一厂家的硅片，我们用两种工艺分别做了工艺实验。
表一：常规的扩散工艺
  编号  位置1方块电阻  位置2方块电阻  位置3方块电阻  位置4方块电阻  位置5方块电阻 不均匀度   光电转换效率
  1   43   45   46   42   47   5.6％   16.4％
  2   44   46   44   42   45   4.5％   16.5％
  3   44   45   43   48   45   5.4％   16.4％
  4   44   43   45   48   46   6.7％   16.6％
  5   43   44   45   46   45   3.3％   16.7％
  平均值   5.1％   16.5％
表二：本发明新的扩散工艺
编号  位置1方块电阻  位置2方块电阻  位置3方块电阻  位置4方块电阻  位置5方块电阻 不均匀度   光电转换效率
  1   45   45   46   47   45   2.2％   16.7％
  2   45   46   45   46   45   1.1％   16.5％
  3   46   45   43   45   47   4.4％   16.8％
  4   46   44   45   45   47   3.3％   17.0％
  5   45   44   45   46   48   4.3％   16.9％
  平均值   3.0％   16.8％
从上述表一和表二可以看出，本发明工艺在平均不均匀度上下降了2.1％，平均光电转换效率升高了0.3％。可见，本发明的工艺对于提高扩散均匀性和效率都有很大的帮助。
具体实施方式
本发明的晶体硅太阳能电池的扩散工艺在保持原有其它工艺不变的基础上，扩散炉可选用中国电子科技集团公司第48研究所的管式扩散炉，我们编辑的工艺参数格式也是按照此扩散炉的格式。
通源扩散步前面的工艺参数不变，见下表：
 扩散时间(S)   温区一(℃)   温区二(℃)   温区三(℃)   小氮流量(ml/m)   大氮流量(ml/m)   干氧流量(ml/m)
  500   830   830   830   0   25000   0
  180   830   830   830   0   20000   0
  500   840   840   840   0   20000   2400
其通源扩散步骤的参数为：
第一步：低温扩散，在较低的温度下用较短的时间来扩散，在硅片表面形成均匀的磷源；
低温扩散参数：
 扩散时间(S)   温区一(℃)   温区二(℃)   温区三(℃)   小氮流量(ml/m)   大氮流量(ml/m)   干氧流量(ml/m)
  400   840   840   840   1800   20000   2400
第二步：斜率升温扩散，在上升的温度场内用较短的时间来扩散，逐渐的分解P2O5；
斜率升温扩散参数：
 扩散时间(S)   温区一(℃)   温区二(℃)   温区三(℃)   小氮流量(ml/m)   大氮流量(ml/m)   干氧流量(ml/m)
  200   855   855   855   2400   20000   3000
第三步：高温扩散，最后彻底的分解P2O5，在高温下长时间的扩散，使磷原子在高温下均匀的扩散到硅片中，达到合适的深度以及合理的表面浓度。
高温扩散参数：
 扩散时间(S)   温区一(℃)   温区二(℃)   温区三(℃)   小氮流量(ml/m)   大氮流量(ml/m)   干氧流量(ml/m)
  1500   855   855   855   2400   20000   3000

Claims (1)

1.一种晶体硅太阳能电池的扩散工艺，包括扩散通源步骤，其特征是，把所述通源步骤依次分为低温预扩散、斜率升温扩散、高温扩散之三步进行，其中，
第一步的低温预扩散的工艺参数如下：
 扩散时间(S)   温区一(℃)   温区二(℃)   温区三(℃)   小氮流量(ml/m)   大氮流量(ml/m)   干氧流量(ml/m)  400   840   840   840   1800   20000   2400
第二步的斜率升温扩散的工艺参数如下：
 扩散时间(S)   温区一(℃)   温区二(℃)   温区三(℃)   小氮流量(ml/m)   大氮流量(ml/m)   干氧流量(ml/m)  200   855   855   855   2400   20000   3000
第三步的高温扩散的工艺参数如下：
 扩散时间(S)   温区一(℃) 温区二(℃)   温区三(℃)   小氮流量(ml/m)   大氮流量(ml/m)   干氧流量(ml/m)  1500   855 855   855   2400   20000   3000
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